Lichttaster

Abstract

 Bei einem Lichttaster mit einem Gehäuse (19) sind der Lichtsender (17, 20) und der Lichtempfänger (12, 15) nebeneinander angeordnet. Der Empfangsstrahl (11) ist hinter der Empfangsfrontlinse (12) über einen um eine Querachse (13) verschwenkbaren Umlenkspiegel (14) auf eine fotoelektrische Wandleranordnung (15) gelenkt, wobei durch Verschwenken des Umlenkspiegels (14) der Tastabstand verändert werden kann (Fig. 2).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen entfernungssensitiven Lichttaster mit einem Gehäuse, in dem benachbart ein eine fotoelektrische Wandleranordnung aufweisender Lichtempfänger und ein Lichtsender angeordnet sind, welcher einen gebündelten Sendestrahl aussendet bzw. einen engen Empfangsstrahl aufnimmt, der einen engen Ausschnitt von einem vom Sendestrahl getroffenen Gegenstand reflektierten Streulichtkegel darstellt, wobei der Sende- und Empfangsstrahl derart unter einem veränderlichen Winkel angeordnet sind, daß sie sich in einem gewünschten, durch Veränderung des Winkels einstellbaren Abstand vom Gehäuse schneiden.

[0002] Derartige Lichttaster dienen dazu, in einem vorbestimmten Abstand befindliche, z.B. vorbeigeführte, lichtreflektierende Gegenstände zu erkennen. Hierfür ist es jedoch erforderlich, daß sich Sende- und Empfangsstrahl an dem Ort des zu erkennenden Gegenstands schneiden. Um einen Lichttaster mit definiert einstellbarem Tastbereich zu schaffen, ist es bereits bekannt geworden (DE-OS 28 11 413, 30 04 691, 29 24 685 ) , den Winkel von Sende- und/oder Empfangsstrahl derart zu verändern, daß der Schnittpunkt der beiden Strahlen mehr oder weniger weit vom Gehäuse entfernt liegt und so ein beliebiger Tastabstand innerhalb eines vorbestimmten Bereiches voreingestellt werden kann.

[0003] Nachteilig bei bekannten Lichttastern dieser Art ist es, daß die Lichtquelle und/oder die fotoelektrische Wandleranordnung verschwenkbar im Gehäuse angeordnet werden müssen, was insbesondere wegen der elektrischen Leistungszuführungen zu diesen Elementen nachteilig ist, ganz abgesehen von den Justierproblemen.

[0004] Es ist bereits ein entfernungssensitiver Lichttaster bekannt (DE-PS 29 24 685), der in einem Gehäuse einen Lichtsender und einen Lichtempfänger mit jeweils zugehöriger Abbildungsoptik enthält. Die optischen Achsen der Lichtsender- und Empfängeroptik schneiden sich in einer Entfernung von dem Gehäuse, die zur Vorgabe des Tastbereiches verstellbar ist. Hierzu sind die jeweils mit einer Optik kombinierten Lichtsender und Lichtempfänger in je einer Schwenkhalterung untergebracht. Die Halterungen werden mittels eines Spindeltriebs verschwenkt, wobei sich der Winkel ändert, unter dem sich die Achsen die Optiken schneiden.

[0005] Die bekannte Anordnung von Lichtsender, Lichtempfänger und den zugehörigen optischen Bauelementen auf schwenkbaren Haltern ist apparativ aufwendig, umständlich zu montieren und während des Betriebs wenig stabil. Die elektrische Leitungsführung muß darauf ausgelegt sein, die für die Schwenkbewegung erforderlichen Freiheiten zu lassen, so daß für die Verkabelung besondere Maßnahmen getroffen werden müssen und die Leitungen nicht fest verlegt werden können.

[0006] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Lichttaster der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem alle fotoelektrischen Bauelemente und auch möglichst viele optische Bauteile sowie die gesamte Elektronik fest und unverrückbar im Gehäuse angeordnet werden können, ohne daß auf die definierte Einstellung eines bestimmten Tastbereichs in einen gewünschten Abstand vom Gehäuse verzichtet werden muß.

[0007] Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß der Sendestrahl vor einer gehäusefesten Sendefrontlinse oder vorzugsweise der Empfangsstrahl hinter einer gehäusefesten Empfangsfrontlinse über einen um eine Querachse verschwenkbaren Umlenkspiegel von der seitlich der optischen Achse gehäusefest angeordneten Lichtquelle auf die Sendefrontlinse bzw. auf die seitlich der otpischen Achse gehäusefest angeordnete fotoelektrische Wandleranordnung gelenkt ist.

[0008] Die Erfindung sieht also zur Winkelverstellung zwischen Mittelstrahlen durch die Lichtsende- und -empfangsoptik einen schwenkbaren Umlenkspiegel vor, während der Lichtsender, der Lichtempfänger und eine Lichtsender und Lichtempfänger jeweils zugeordnete Frontlinse gehäusefest angeordnet sind.

[0009] Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung braucht lediglich der auf der Empfangsseite oder auf der Sendeseite im Gehäuse angeordnete Umlenkspiegel beweglich angeordnet zu werden, während sämtliche anderen elektronischen, opto-elektronsichen und optischen Bauteile fest und unverrückbar, d.h. in genauer Justierung innerhalb des Gehäuses angeordnet sein könnnen. Der erfindungsgemäße Lichttaster ermöglicht gleichwohl eine optimale Einstellung des Tastbereiches .bis.:zu einem gewünschten Abstand von Gehäuse durch geeignete Verschwenkung des Umlenkspiegels.

[0010] Bevorzugt ist es, wenn der Sendestrahl senkrecht zu der die Sendefrontlinse enthaltenden Wand aus dem Gehäuse austritt.

[0011] Eine sehr kompakte bauliche Anordnung wird erzielt, indem nach einer bevorzugten Ausführungsform die Empfangs- und Sendefrontlinsen in einer Wand des Gehäuses unmittelbar übereinander bzw. nebeneinander angeordnet und vorzugsweise aus einem einzigen Transparentkörper gepreßt sind.

[0012] Eine in Richtung der optischen Achse sehr kompakte Anordnung wird dadurch erzielt, daß die lichtquelle die vorzugsweise eine Fotodiode ist, im Brennpunkt der Sendefrontlinse angeordnet ist.

[0013] Weiter ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß der Umlenkspiegel bei 2/3 der Brennweite der Empfangsfrontlinse angeordnet ist.

[0014] Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Drehachse des Umlenkspiegels senkrecht zu der vom Empfangs- und Sendestrahl definierten Ebene verläuft. Auf diese Weise können die Lichtquelle und die fotoelektrische Wandleranordnung in einer ebene im Gehäuse angeordnet werden, und zwar in der gleichen Ebene wie die Frontlinsen, was zu einem sehr flachen Aufbau des Gehäuses führt.

[0015] Um zwischen Lichtsender und Lichtempfänger ausreichend Platz für die Drehbetätigung des Umlenkspiegels zu haben, ist nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform die fotoelektrische Wandleranordnung auf der Lichtquelle abgewandten Seite des Umlenkspiegels angeordnet.

[0016] Zur Verwirklichung von Tastbereichen in sehr unterschiedlichen Abständen vom Gehäuse reichen relativ geringe Schwenkwinkel von z.B. 25° aus. Allgemein ist der Schwenkbereich auf einen Winkel von 20° bis 30° begrenzt.

[0017] Hierdurch kann der Empfangsstrahl soweit geschwenkt werden, um allen praktisch vorkommenden Fällen zu entsprechen.

[0018] Eine optisch und baulich bevorzugte Ausführungsform ist so ausgebildet, daß der Empfangsstrahl in der einen, vorzugsweise der flachsten Endstellung des Umlenkspiegels um einen Winkel von etwa 90° abgelenkt wird.

[0019] Um ein Auswandern der Spiegelflächen aus der gewünschten Position zu verhindern, soll die Oberfläche des Umlenkspiegels nahe seiner Drehachse liegen.

[0020] Zur Erzielung eines empfindlich einstellbaren Umlenkspiegels sieht eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, daß der Umlenkspiegel über einen Schnecken-Zahnradtrieb verstellbar ist.

[0021] Hierzu ist der Umlenkspiegel zweckmäßigerweise an einem mit der Drehachse koaxialen Zahnsegment angebracht.

[0022] Eine vorteilhafte bauliche Ausgestaltung der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß der Umlenkspiegel über zwei seitliche Zapfen am Gehäuse drehgelagert ist.

[0023] Um eine möglichst spiel- und ruckfreie Lagerung des Umlenkspiegels und der ihn betätigenden mechanischen Teile zu erzielen, ist nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform das Zahnsegment über einen vorzugsweise federnd vorgespannten Bügel mit dem Umlenkspiegel verbunden, derart, daß die Zapfen von der Schnecke gegen die Lagerung gedrückt werden.

[0024] Eine besonders kompakte Anordnung wird erzielt, wenn das Zahnsegment auf der der Lichtquelle zugewandten Seite der Drehachse liegt. Hierbei soll die Schnecke zwischen der Drehachse und der Lichtquelle mit parallel zu den optischen Achsen der Frontlinsen verlaufender Schneckendrehachse angeordnet sein. Auf diese Weise wird der zwischen dem Sende- und Empfangsteil vorhandene, aus optischen Gründen nicht benötigte Bereich für die Anordnung und Drehlagerung der vorzugsweise die Schnecke tragende Schneckenwelle vorteilhaft genutzt.

[0025] Um auf einfache Weise eine Verstellung bzw. optimale Einstellung des Tastbereiches vornehmen zu können, weist nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Schneckenwelle einen durch die Öffnung in der Rückwand des Gehäuses hindurch verdrehbaren Betätigungskopf auf.

[0026] Während eine gewisse Reibung, die für eine Fixierung der einmal gewählten Einstellung zweckmäßig ist, bereits der oben erwähnte federnde Bügel beiträgt, kann die Fixierung einer bestimmten vorgenommenen Einstellung des Umlenkspiegels weiter dadurch gefördert werden, daß zwischen Umfangsflansch der Schneckenwelle und der Innenoberfläche der Rückwand eine Ringdichtung klemmend angeordnet ist.

[0027] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schnecke zwischen ein und zwei Gänge und vorzugsweise um etwa 20 % mehr als einen Gang aufweist, und daß die von der Schneckenwelle radial vorstehenden Endflächen mit im Anschluß an den gezahnten Bereich des Zahnsegmentes vorgesehenen Gegenflächen zur Begrenzung des Schwenkwinkels des Zahnsegments zusammenwirken. Auf diese Weise wird die verkürzte Schnecke gleichzeitig zur Begrenzung des Schwenkbereichs des Umlenkspiegels herangezogen.

[0028] Um eine Beschädigung bei der Übertragung zu starker Drehmomente auf die Schneckenwelle am Ende des Schwenkbereiches zu vermeiden, sieht die Erfindung weiter vor, daß die Gänge der Schnecke in den beiden Endbereichen radial zum Ende hin eine Abschrägung aufweisen, derart, daß beim Anstoßen der zugeordneten Endfläche an die Gegenfläche und Anwendung eines die Gefahr einer Beschädigung mit sich bringenden größeren Drehmomentes an der Schneckenwelle die Schnecke im Bereich der betreffenden Endfläche über den Außenrand der Gegenfläche schnappen kann, worauf die Schnecke sich ohne Verdrehung'des Zahnsegmentes verdreht, bis sie in die erste benachbarte zahnlücke einfällt. Um einerseits eine feinfühlige Einstellung des Umlenkspiegels zu gestatten sowie eine Selbsthemmung zwischen Schnecke und Zahnsegment herbeizuführen, soll der Steigungswinkel der Schnecke möglichst klein gewählt werden. Er liegt insbesondere zwischen 4_° und 6° und vorzugsweise bei 5°.

[0029] Insbesondere soll die Steigung der Schnecke gerade so sein, daß man über den gewünschten Schwenkwinkel hinweg mit drei benachbarten Zahnlücken des Zahnsegmentes auskommt.

[0030] Bevorzugt findet der erfindungsgemäße Lichttaster Anwendung bei der Erkennung von Gegenständen, die sich innerhalb eines bestimmten Grenzabstandes bzw. Maximalabstandes vom Lichttastergehäuse befinden. Gegenstände, die weiter als dieser Grenzabstand bzw. Maximalabstand vom Lichttastergehäuse entfernt sind, sollen also nicht erkannt werden, sondern nur näher am Lichttastergehäuse befindliche Gegenstände.

[0031] Um dies zu erreichen, sieht eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung vor, daß die photoelektrische Wandleranordnung eine an einen Differenzverstärker angeschlossene Differenz-Photowandleranordnung ist, welche relativ zum Umlenkspiegel so angeordnet ist, daß bei Anordnung eines Gegenstandes.im Grenzabstand bzw. etwas jenseits des Maximalabstandes das Signal am Ausgang des Differenzverstärkers Null ist und bei in größerer Entfernung angeordneten Gegenständen das Signal ein anderes Vorzeichen annimmt als bei in geringerer Entfernung angeordneten Gegenständen. Insbesondere soll hierbei die photoelektrische Wandleranordnung aus zwei neben dem Umlenkspiegel hintereinander angeordneten Photowandlern bestehen.

[0032] Bevorzugt ist der Differenzverstärker an eine Auswerteschaltung angeschlossen, die nur bei einem Signal mit demjenigen Vorzeichen, das auftritt, wenn ein Gegenstand in einem kleineren Abstand als dem Grenzabstand anwesend ist, ein Anwesenheitssignal abgibt.

[0033] Um nicht schon ein Anwesenheitssignal bei geringen, z.B. durch Störungen bedingten Signalschwankungen zu erhalten, soll weiter vorgesehen sein, daß die Auswerteschaltung eine Ansprechschwelle enthält, derart, daß ein Anwesenheitssignal erst abgegeben wird, wenn das das richtige Vorzeichen aufweisende Signal am Ausgang des Differenzverstärkers deutlich von Null verschieden ist, d.h., daß der reale Maximalabstand geringer ist als der Grenzabstand.

[0034] Die Anwesenheit eines Gegenstandes wird also über die Signalamplitude des Empfangssignals oder die Abbildungsgeometrie des Tasters ermittelt. Der erste Fall tritt beispielsweise ein, wenn der Gegenstand sehr weit vom Gerät entfernt ist und einen kleinen Reflexionsgrad besitzt, so daß die empfangene Lichtmenge zu gering ist, um von den Photowandlern noch erkannt zu werden. Ist der Reflexionsgrad des Gegenstandes genügend groß und befindet er sich in genügend kleinem Abstand zum Taster, so kann aufgrund der Abbildungsgeometrie festgestellt werden, ob sich der Gegenstand im Tastbereich oder außerhalb desselben befindet. Liegt der Gegenstand in größerer Entfernung vom Lichttaster als der Schnittpunkt von Sendestrahl und Empfangsstrahl, so wird er von der Empfängerlinse vorzugsweise auf den näher der Frontlinsenanordnung liegenden Photowandler abgebildet. Liegt der Gegenstand dagegen zwischen Taster und diesem Schnittpunkt, so wird er von der Empfängerlinse vorzugsweise auf den von der Frontlinsenanordnung weiter entfernten Photowandler abgebildet. Durch Differenzbildung der beiden Photoströme erhält man ein Ausgangssignal, dessen Vorzeichen darüber Auskunft gibt, ob sich der Gegenstand innerhalb oder außerhalb des eingestellten Tastbereiches befindet.

[0035] Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

_Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Lichttasters mit dem zugeordneten Strahlengang,

_Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer baulichen Verwirklichung des erfindungsgemäßen Lichttasters und

Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III - III in Fig. 2.

[0036] Nach Fig. l sind in der Vorderwand 18 eines quaderförmigen, senkrecht zur Zeichnungsebene der Fig. 1 flachen Gehäuses 19 übereinander in geringem Abstand eine Empfangsfrontlinse 12 und eine Sendefrontlinse 17 angeordnet. Im Brennpunkt der Sendefrontlinse 17 befindet sich eine Lumineszenzdiode 20 als Lichtquelle, so daß aus der Sendefrontlinse 17 senkrecht zur Frontwand 18 des Gehäuses 19 ein scharf gebündelter Sendestrahl 16 austritt. In einem Grenzabstand A von der Frontwand 18 des Gehäuses 19 sei ein lichtreflektierender Gegenstand 44 angeordnet, der das auftreffende Licht des Sendestrahls 16 im Sinne der gestrichelten Pfeile innerhalb eines vom Material abhängigen Streukegels reflektiert. Ein enger Ausschnitt dieses Streukegels, und zwar der Empfangsstrahl 11 wird von der _Empfangsfrontlinse 12 aufgenommen und über einen dahinter angeordneten Umlenkspiegel 14 zu einer fotoelektrischen Wandleranordnung 15 reflektiert, die im unteren Bereich des Gehäuses 19 angeordnet ist und nach Fig. 1 aus zwei unmittelbar hintereinander angeordneten Fotowandlern 45 besteht, die erfindungsgemäß an einen Differenzverstärker 38 angeschlossen sind, so daß am Ausgang des Differenzverstärkers 38 ein der Differenz des Lichtstromes auf den beiden Fotowandlern 45 entsprechendes Signal ansteht.

[0037] Befindet sich nach Fig. 1 ein Gegenstand 44 im Grenzabstand A spätestens vom Gehäuse 19, d.h. in dem Abstand, ab dem/der Gegenstand 44 vom Lichttaster nicht mehr detektiert wird, so fällt der Empfangsstrahl 11 genau in die Mitte zwischen den beiden Photowandlern 45. Bei dieser in Fig. 1 dargestellten Mittelposition des Empfangsstrahls entsteht am Ausgang des Differenzverstärkers 38 das Signal Null. Das gleiche Signal am Ausgang des Differenzverstärkers 38 würde auch bei einem nicht, anwesenden Gegenstand auftreten.

[0038] Um nun zu unterscheiden zwischen den Zuständen "Gegenstand im _Tastbereich" und "Gegenstand außerhalb des Tastbereiches" ist das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 38 an eine Auswerteschaltung 39 angelegt, in der es bezüglich Amplitude und Vorzeichen bewertet wird. Wird das Signal z.B. positiv und erreicht es eine in der Auswerteschaltung 39 vorgesehene Ansprechschwelle, bedeutet das "Gegenstand im Tastbereich". Wird das Signal dagegen negativ, heißt das "Gegenstand außerhalb des Tastbereiches".

[0039] Sofern nach der bevorzugten Ausführungsform eine Ansprechschwelle innerhalb der Auswerteschaltung 39 vorgesehen ist, würde der Gegenstand 44 nicht schon bei einer beliebig kleinen Verschiebung in Richtung des Gehäuses 19 zu einem Anwesenheitssignal am Ausgang 52 der Auswerteschaltung 39 führen, sondern beispielsweise erst dann, wenn der Gegenstand 44 sich in einem deutlich kleineren Abstand Al vom Gehäuse 19 entfernt befindet.

[0040] Erfindungsgemäß ist der Umlenkspiegel 14 um eine senkrecht auf der Zeichnungsebene der Fig. 1 stehende Drehachse 13 im Sinne des Doppelpfeils verschwenkbar. Die Verschwenkung kann durch Verdrehen eines von der Rückwand 28 her zugänglichen Betätigungsknopfes 29 erfolgen, welcher über ein geeignetes Getriebe 40 mit dem verschwenkbaren Umlenkspiegel 14 verbunden ist.

[0041] Je nach dem Abstand A, in dem ein Gegenstand 44 zur Anzeige gebracht werden soll, wird der Umlenkspiegel 14 auf einen anderen Winkel eingestellt, so daß der Schnittpunkt des Empfangsstrahles 11 mit dem Sendestrahl 16 sich am Ort des Gegenstandes 44 befindet. So kann erreicht werden, daß für jeden gewünschten Tastbereich der Empfangsstrahl 11 auf die gewünschte Mittelpodition der fotoelektrischen Wandleranordnung 15 fällt.

[0042] In den Fig. 2 und 3 bezeichnen gleiche Bezugszahlen entsprechende Teile wie in Fig. 1.

[0043] Nach Fig. 2 ist die die Lichtquelle darstellende Fotodiode 20 in einem sich trichterartig nach außen erweiternden Optikkonus 41 angebracht, im Bereich von dessen größtem Querschnitt sich die Sendefrontlinse 17 befindet. Der Raum zwischen der Fotodiode 20 und der Sendefrontlinse 17 ist hermetisch abgedichtet, so daß es hier zu keinerlei Verschmutzungen kommen kann. Die Fotodiode 20 ist relativ zur Sendefrontlinse 17 und zum Gehäuse 19 einwandfrei justiert fest angeordnet.

[0044] Hinter der Empfangsfrontlinse 12 befindet sich ein entsprechender Optikkonus 42, welcher jedoch im hinteren Bereich derart offen ausgebildet ist, daß dort der Umlenkspiegel 14 mit dem erforderlichen Schwenkbereich angeordnet werden kann. An den beiden Seiten weist der Umlenkspiegel 14 Zapfen 22 auf, mittels denen er in einer gehäusefesten Lagerung 43 drehgelagert ist.

[0045] Im unteren Bereich des Umlenkspiegels 14 ist ein Bügel 23 befestigt, welcher sich auf einer annähernden Kreisbahn um die Drehachse 13 herum nach oben bis deutlich oberhalb der Drehachse 13 erstreckt, wo er in ein Zahnsegment 21 übergeht, das radial außen drei Zahnlücken 35, 36, 37 besitzt. Zwischen den Zahnlücken befinden sich zwei Zähne 46, 47, während in Umfangsrichtung außerhalb der Zahnlücken 35, 37 das massive Material des Zahnsegments 21 sich mit einer radialen Ausdehnung_ entsprechend den Zähnen 46, 47 noch um ein Stück erstreckt, welches größer ist, als die Breite eines der Zähne 46, 47.

[0046] In die Zahnlücken 35, 36, 37 des Zahnsegments 21 greift von oben eine Schnecke 24 ein, die auf einer um eine Längsachse 25 drehbaren Schneckenwelle 26 ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist die Schnecke 24 so kurz ausgebildet, daß sie sich nur um etwas mehr als einen Gang um die Schneckenwelle 26 herum erstreckt. An ihren beiden Enden sind als Anschläge dienende Endflächen32 (siehe auch Fig. 3) vorgesehen.

[0047] An ihrem rückwärtigen Ende weist die Schneckenwelle 26 den mit einem Querschlitz versehenen Betätigungsknopf 29 auf, der sich durch eine öffnung 27 in der Rückwand 28 des Gehäuses 19 hindurch erstreckt, so daß er von außen beispielsweise mittels eines Schraubenziehers erreichbar ist.

[0048] In geringem Abstand von der Rückwand 28 weist die Schneckenwelle 26 im Inneren des Gehäuses 19 einen Umfangsflansch 30 auf, zwischen dem und der Rückwand 28 eine Ringdichtung 31 klemmend angeordnet ist.

[0049] Nach Fig. 3 ist die Schnecke 24 in Richtung auf die Endflächen 32 zu etwas abgeflacht.

[0050] Mit ihrem vorderen Ende ist die Schneckenwelle 26 der mittels eines Drehzapfens 48 in einer Längsbohrung 49 drehgelagert, welche zwischen Sende- und Empfangsteil im Material des Gehäuses vorgesehen ist. Ein an einer Ringstufe 51 des Gehäuses 19 anstoßender Umfangsflansch 50 im vorderen Bereich der Schneckenwelle 26 sichert eine einwandfreie axiale Fixierung der Schneckenwelle 26, welche für eine einwandfreie Beibehaltung einer einmal eingestellten Schwenkposition des Umlenkspiegels 14 wichtig ist. Die Ringdichtung 31 ist derart federnd ausgebildet, daß sie den Umfangsflansch 50 in Längsrichtung gegen die Ringstufe 51 federnd andrückt.

[0051] Auch die hierbei auftretende Reibung ist von Bedeutung, weil so verhindert wird, daß eine einmal gefundene Dreheinstellung der Schneckenwelle 26 beispielsweise durch Erschütterungen in unerwünschter Weise verändert wird.

[0052] Die relative Anordnung der Schneckenwelle 26 und des Zahnsegments 21 bzw. der Zapfen 22 und der Lagerung 43 ist derart, daß die Schnecke 24 in Fig. 2 nach unten einen geringfügigen Druck auf den Bügel 23 ausübt, so daß die Zapfen 22 nach unten in die Lagerung 43 hineingedrückt werden. Um hierbei keine zu starken Verspannungskräfte zu erzeugen, ist der Bügel 23 erfindungsgemäß etwas federnd ausgebildet, so daß ein genau definierter federnder Andruck zwischen den miteinander verbundenen Bauteilen vorliegt. Hierdurch ist zum einen Spielfreiheit gewährleistet, während zum anderen zwischen den gegeneinander verschieblichen Bauteilen eine erhöhte Reibung erzeugt wird, die eine selbsttätige unerwünschte Verstellung einer einmal eingestellten Drehposition verhindert..

[0053] Die Arbeitsweise des beschriebenen Lichttasters ist wie folgt:

Zur Einstellung auf den gewünschten Grenzabstand A des Tastbereichs vom Gehäuse 19 wird ein Testgegenstand an den Ort des Gegenstandes 44 gebracht, worauf der Betätigungsknopf 29 der Schneckenwelle 26 in der einen oder anderen Drehrichtung solange verdreht wird, bis zunächst die aus Fig. 1 ersichtliche Mittelposition des Empfangsstrahles 11 erzielt und am Ausgang des Differenzverstärkers 38 bzw. der Auswerteschaltung 39 das Signal Null ansteht. Anschließend wird dann der Umlenkspiegel 14 mittels des Betätigungsknopfes 29 in der Richtung, daß der hintere der beiden Photowandler 45 stärker beaufschlagt wird, so lange gedreht, bis am Ausgang 52 der Auswerteschaltung 59 gerade eben ein Anwesenheitssignal erscheint, d.h., daß die Ansprechschwelle gerade überschritten (z.B.14') wurde. Diese Position/bleibt nach der betreffenden Einstellung aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen Reibungskräfte zwischen den verschiedenen drehbaren Elementen nunmehr aufrecht erhalten.

[0054] Das Ende des Schwenkbereiches des Zahnsegments 21 wird dadurch bestimmt, daß eine der Endflächen 32 an die entsprechende Gegenfläche 33 des Zahnsegments 21 anstößt, wenn die Grenze des Schwenkbereichs erreicht ist. Um in diesem Falle bei einem gewaltsamen Weiterdrehen des Betätigungskopfes 29 eine Beschädigung des Zahnsegments 21 zu vermeiden, ist die Abschrägung 34 im Bereich der Endflächen 32 so ausgebildet, daß bei Ausübung eines zu starken Drehmomentes auf den Betätigungskopf 29 die Schnecke 34 unter federnder Auslenkung der Schneckenwelle 26 und/oder des Bügels 23 über den Rand des Zahnsegments 21 schnappt, worauf jetzt die Schnecke 24 ohne einen Drehantrieb des Zahnsegments 21 auf dessen Rand gleitet, bis sie schließlich erneut in die erste Zahnlücke 35 bzw. 37 einschnappt, aus der sie beim Auflaufen der Abschrägung 34 auf den Rand des Zahnsegments 21 federnd herausgehoben worden war. So wird auf einfache Weise eine jede Beschädigung der empfindlichen Bauteile vermeidende Drehmomentbegrenzung erzielt.

Ansprüche

1. Entfernungssensitiver Lichttaster mit einem Gehäuse, in dem benachbart ein eine fotoelektrische Wandleranordnung aufweisender Lichtempfänger und ein Lichtsender angeordnet sind, welcher einen gebündelten Sendestrahl aussendet bzw. einen engen Empfangsstrahl aufnimmt, der einen engen Ausschnitt von einem vom Sendestrahl getroffenen Gegenstand reflektierten Streulichtkegel darstellt, wobei der Sende- und Empfangsstrahl derart unter einem veränderlichen Winkel angeordnet sind, daß sie sich in einem gewünschten, durch Veränderung des Winkels einstellbaren Abstand vom Gehäuse schneiden, dadurch gekennzeichnet , daß der Sendestrahl (16) vor einer gehäusefesten Sendefrontlinse (17) oder vorzugsweise der Empfangsstrahl (11) hinter einer gehäusefesten Empfangsfrontlinse (12) über einen um eine Querachse (13) verschwenkbaren Umlenkspiegel (14) von der seitlich der optischen Achse gehäusefest angeordneten Lichtquelle (20) auf die Sendefrontlinse (17) bzw. auf die seitlich der optischen Achse gehäusefest angeordnete fotoelektrische Wandleranordnung (15) gelenkt ist, daß insbesondere der Sendestrahl (16) feststehend ist, wobei der Sendestrahl (16) zweckmäßig senkrecht zu der die Sendefrontlinse (17) enthaltenden Wand (18) aus dem Gehäuse (19) austritt, daß vorteilhafterweise die Empfangs- und Sendefrontlinsen (12, 17) in einer Wand (18) des Gehäuses (19) unmittelbar übereinander bzw. nebeneinander angeordnet und vorzugsweise aus einem einzigen Transparentkörper gepreßt sind, und daß bevorzugt die Lichtquelle (20), die vorzugsweise eine Lumineszenzdiode ist, in der Brennebene der Sendefrontlinse (17) sowie zweckmäßigerweise der Empfänger (15) in der Brennebene der Empfangsfrontlinse (12) angeordnet ist.

2. Lichttaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkspiegel (14) zwischen Empfangsfrontlinse (12) und Brennebene derselben angeordnet ist, und zwar vorzugsweise im Abstand von 2/3 der Brennweite der Empfangsfrontlinse (12), daß bevorzugt die Drehachse (13) des Umlenkspiegels (14) senkrecht zu der vom Empfangs- und Sendestrahl (11, 16) definierten Ebene (Fig. 1) verläuft, daß zweckmäßig die fotoelektrische Wandleranordnung (15) auf der von der Lichtquelle (20) abgewandten Seite des Umlenkspiegels (14) angeordnet ist und daß vorteilhafterweise der Umlenkspiegel einen begrenzten Schwenkbereich besitzt, welcher insbesondere auf einen Winkel von 20° bis 30° und insbesondere etwa 25° begrenzt ist, wobei bevorzugt der Empfangsstrahl (11) in der einen, vorzugsweise der flachsten Endstellung des Umlenkspiegels (14) um einen Winkel von etwa 90° abgelenkt wird.

3. Lichttaster nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Umlenkspiegels (14) nahe seiner Drehachse (13) liegt, daß der Umlenkspiegel (14) zweckmäßig über einen Schnecken-Zahnradtrieb (23, 24) verstellbar und bevorzugt an einem mit der Drehachse (13) koaxialen Zahnsegment (21) angebracht sowie insbesondere über zwei seitliche Zapfen (22) am Gehäuse (19) drehgelagert ist, wobei wahlweise das Zahnsegment (21) über einen vorzugsweise federnd vorgespannten Bügel (23) mit dem Umlenkspiegel (14) verbunden ist, derart, daß die Zapfen (22) von der Schnecke (24) gegen die Lagerung (43) gedrückt werden und insbesondere auf der der Lichtquelle (20) zugewandten Seite der Drehachse (13) liegt.

4. Lichttaster nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (24) zwischen der Drehachse (13) und der Lichtquelle (20) mit parallel zu den optischen Achsen der Frontlinsen (12, 17) verlaufender Schneckendrehachse (25) angeordnet ist, daß bevorzugt die Schnecke (24) auf einer drehbar im Gehäuse (19) gelagerten Schneckenwelle (26) angeordnet ist, daß insbesondere die Schneckenwelle (26) einen durch eine öffnung (27) in der Rückwand (28) des Gehäuses (19) hindurch verdrehbaren Betätigungskopf (29) aufweist und daß vorteilhafterweise zwischen Umfangsflansch (30) der Schneckenwelle (26) und der Innenoberfläche der Rückwand (28) eine Ringdichtung (31) klemmend angeordnet ist.

5. Lichttaster nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Schnecke (24) zwischen ein und zwei Gängen und vorzugsweise um etwa 20 % mehr als einen Gang aufweist, und daß die von der Schneckenwelle (26) radial vorstehenden Endflächen (32) mit im Anschluß an den gezahnten Bereich des Zahnsegmentes (21) vorgesehenen Gegenflächen (33) zur Begrenzung des Schwenkwinkels des Zahnsegments (21) zusammenwirken und daß bevorzugt die Gänge der Schnecke (24) in den beiden Endbereichen radial zum Ende hin eine Abschrägung (34) aufweisen, derart, daß beim Anstoßen der zugeordneten Endfläche (32) an die Gegenfläche (33) und Anwendung eines die Gefahr einer Beschädigung mit sich bringenden größeren Drehmomentes an der Schneckenwelle (26) die Schnecke (24) im Bereich der betreffenden Endfläche (32) über den Außenrand der Gegenfläche (33) schnappen kann, worauf die Schnecke (24) sich ohne Verdrehung des Zahnsegmentes (21) verdreht, bis sie in die erste benachbarte Zahnlücke (35 bzw. 37) einfällt.

6. Lichttaster nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel der Schnecke (24) zwischen 4° und 6° und vorzugsweise bei 5° liegt und/oder daß insbesondere das Zahnsegment (21) drei benachbarte Zahnlücken (35, 36, 37) aufweist.

7. Lichttaster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die fotoelektrische Wandleranordnung eine an einen Differenzverstärker (38) angeschlossene Differenz-Photowandleranordnung (15) ist, welche relativ zum Umlenkspiegel (14) so angeordnet ist, daß bei Anordnung eines Gegenstandes (44) im Grenzabstand (A) bzw. etwas jenseits des Maximalabstandes (Al) das Signal am Ausgang des Differenzverstärkers (38) Null ist und bei in größerer Entfernung angeordneten Gegenständen (44) das Signal ein anderes Vorzeichen annimmt als bei in geringerer Entfernung angeordneten Gegenständen.

8. Lichttaster nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die fotoelektrische Wandleranordnung aus zwei neben dem Umlenkspiegel (14) hintereinander angeordneten Fotowandlern (45) besteht.

9. Lichttaster nach Anspruch 7 oder 8, ddadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker (38) an eine Auswerteschaltung (39) angeschlossen ist, die nur bei einem Signal mit demjenigen Vorzeichen, das auftritt, wenn ein Gegenstand in einem kleineren Abstand als dem Grenzabstand (A) anwesend ist, ein Anwesenheitssignal abgibt.

10. Lichttaster nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Auswerteschaltung (39) eine Ansprechschwelle enthält, derart, daß ein Anwesenheitssignal erst abgegeben wird, wenn das das richtige Vorzeichen aufweisende Signal am Ausgang des Differenzverstärkers (38) deutlich von Null verschieden ist, d.h., daß der reale Maximalabstand (A1) geringer ist als der Grenzabstand (A).

Zeichnung